一、模具冷卻系統(tǒng)設計原則

為了提高生產(chǎn)率，保證制品質(zhì)量，模具冷卻系統(tǒng)設計以保證塑件均勻冷卻為基本原則。

具體設計時注意以下幾點：

①冷卻水孔數(shù)量盡量多、尺寸盡量大

型腔表面的溫度與冷卻水孔的大小、疏密關系密切。冷卻水孔孔徑大、孔間距小，型腔表面 溫度均勻，如圖3-9-3所示。

②冷卻水孔至型腔表面距離要適宜

孔壁離型腔的距離要適宜，一般大于10mm，常用12~15mm。 太近，型腔表面溫度不均勻，參見圖3-9-3d ；太遠，熱阻大，冷卻效率低。

當塑件壁厚均勻時，各處冷卻水孔與型腔表面的距離最好相同，如圖3-9-4，a比b好。

當塑件壁厚不均勻時，厚壁處冷卻水通道要適當靠近型腔，如圖3-9-4，c比d好。

③水料并行，強化澆口處的冷卻

成型時高溫的塑料熔體由澆口充入型腔， 澆口附近模溫較高、料流末端溫度較低。

將冷卻水入口設在澆口附近，使冷卻水總體流向與型腔內(nèi)物料流向趨于相同（ 水料并行），冷卻比較均勻。

④入水與出水的溫差不可過大

如果入水溫度和出水溫度差別太大，會使模具的溫度分布不均。為取得整個制品大致相同的 冷卻速度，需合理設置冷卻水通道的排列形式，減小入出水溫差。如圖3-9-6，a形式會使入水與出水的溫差大，b形式相對較好。

⑤冷卻水孔布置要合理

冷卻水通道盡可能按照型腔形狀布置，塑件的形狀不同，冷卻水道位置也不同，例如：

圖3-9-9：扁平塑件， 側(cè)面進澆。

動定模均距型腔等距離鉆孔。

圖3-9-10 ：

淺殼類塑件定模鉆孔、動模組合型芯銑槽。

圖3-9-11：中等深度殼類塑件。凹模距型腔等距離鉆孔，凸模鉆斜孔得到和塑件形狀類似的回路。

圖3.9 1：深腔制品。凸凹模均采用組合式，車螺旋槽冷卻，從中心進水，在端面（澆口處）冷卻后沿環(huán)繞成型零件的螺旋形水道順序流出模具。

⑥冷卻水道要便于加工裝配

冷卻水道結(jié)構(gòu)設計必須注意其加工工藝性， 要易于加工制造，盡量采用鉆孔等簡單加工工藝。

對于鑲裝組合式冷卻水道還要注意水路密封，防止冷卻水漏入型腔造成型腔銹蝕。

二、冷卻系統(tǒng)常用結(jié)構(gòu)形式

如上所述，模具冷卻系統(tǒng)要求根據(jù)塑件的形狀、型腔內(nèi)的溫度分布等合理設計，但受模具上 各種結(jié)構(gòu)（頂桿孔、型芯孔、螺釘孔、鑲拼接縫等）的限制，只能在滿足結(jié)構(gòu)設汁的情況下開設 冷卻水道。由于塑件的形狀多種多樣，模具結(jié)構(gòu) 各不相同，冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也是千變?nèi)f化的，設計 者需根據(jù)實際情況靈活掌握。

下面介紹幾種在型腔、型芯上設置冷卻系統(tǒng)的常用結(jié)構(gòu)形式，供設計時參考。

1）凹模冷卻水道的設置

單層冷卻回路

對于型腔較淺的模具，通常采用單層冷卻回路。

凹模直接加工在模板上的淺腔模具多采用外接直通式（圖3.9 2）或平面回路式（圖3-9-18、3-9-19、3-9-20）的單層冷卻回路。

采用拼鑲結(jié)構(gòu)的模具多采用環(huán)槽式（圖3.9 3、3-9-21、3-9-23）.

①單層外接直通式

外接直通式冷卻水道是在模板上打直通孔與模外軟管連接構(gòu)成單回路或多回路。這種冷卻水 道加工容易，但冷卻水道不是圍繞型腔設置，在成型過程中，制品的散熱不太均勻。

②單層平面回路式

平面回路式冷卻水道通常采用打相交直孔， 鑲?cè)霌醢濉⒍骂^等控制冷卻水流向的方法構(gòu)成模內(nèi)回路。

根據(jù)具體情況也可設計成單回路或多回路。

這種水道排列對于模腔的散熱略好于外接直通式。

單層平面雙回路

③環(huán)槽式 環(huán)槽式冷卻

水道是在模板上

打孔與加工在鑲件或模板上的環(huán)形槽連接構(gòu)成單回路或多回路。

這種冷卻水道正好圍繞鑲件分布，對于模腔的散熱較好。

在模板上打孔將鑲件或模板上的環(huán)形槽串連，構(gòu) 成用于鑲?cè)胧蕉嗲荒５沫h(huán)槽式水路。

環(huán)槽式水路用于鑲件緊鄰的多腔模，將模板上的環(huán)形槽連通。

多層冷卻回路

對于型腔較深的模具，常采用多層回路式冷卻水道。

采用圓形鑲件鑲拼的深腔模，在型腔鑲件外表面加工螺旋槽，并將其進出口通過模板與模外連通，構(gòu)成的螺旋式冷卻水道（圖3-9-22）,相當于模內(nèi)互連的多層冷卻回路。

型腔直接加工在模板上的深腔模和非圓形鑲件鑲拼的深腔模，通常采用多層外接直通式或平 面回路式冷卻水道（圖3.9 4、圖3.9 5） ，各層可各自獨立，也可用軟管在模外互連。

④螺旋式冷卻水道

在圓形鑲件外表面加工螺旋槽，并將其進出口通過模板與模外連通，構(gòu)成螺旋式冷卻水道 。

⑤多層平面回路式冷卻水道

沿型腔深度方向布置多層平面回路式冷卻水道。

沿型腔深度方向布置多層平面回路式或外接直通式冷卻水道。

2）凸模（型芯）冷卻水道的設置

在塑件成型過程中，型芯總是被溫度高、導熱性差的塑料包圍著，型芯的熱量很難通過自然 對流、輻射的方式散發(fā)。因此，型芯的散熱問題比型腔更關鍵。也正是因為型芯被塑件包圍，不 便與模外連通，所以型芯中冷卻水道的設置也更困難。

通常，型芯中冷卻水道的設置有下列幾種方式。

①單層冷卻回路

對于直接加工在模板上的低矮型芯，采用加工在模板上的外接直通式或平面回路式單層冷卻 回路，圖3-9-9。

對于采用拼鑲結(jié)構(gòu)的低矮大型芯，可在型芯上加工平面回路式單層冷卻回路，圖3-9-10。

②鉆孔式型芯冷卻水道

對于中等高度的較大型芯，可采用在型芯上鉆斜孔的方法構(gòu)成冷卻回路，圖3-9-11、圖3-9-5d。

③噴泉式型芯冷卻水道（圖3-9-12）

在型芯中間裝一個噴水管，進水從管中噴出后再向四周沖刷型芯內(nèi)壁，如圖所示。

低溫的進水直接作用于型芯頂部（中心進澆的澆口處），冷卻效果好。這種方式特別適 合冷卻細長的圓形型芯。

噴泉式冷卻水道也可用于較粗大異型型芯的冷卻， 方法是在噴水管出口端設一邊緣開口的隔板，控制回水流向（圖3-9-15） 。

噴泉式冷卻水道不僅可用于單個小型芯，也可用于多個小型芯的串（并）聯(lián)冷卻。

圖3.9 6為并聯(lián)噴泉式型芯冷卻水道

④螺旋式型芯冷卻水道（圖3-9-13）

對于大直徑圓柱型芯，可在型芯內(nèi)開大圓孔，孔中壓入中心有進水孔外壁有螺旋槽的

“芯柱”構(gòu)成螺旋式型芯

冷卻水道。

冷卻水從中心孔引向芯柱頂端，沿螺旋槽流下進行熱交換后從芯柱底部流出，可獲得極佳的效果

⑤隔板式型芯冷卻水道

在型芯上沿型芯軸向打盲孔，孔與孔間銑連通槽，孔中鑲?cè)氡瓤咨盥远痰母舭?，就?gòu)成了隔 板式型芯冷卻水道。

水從隔板一邊流入另一邊流出，在經(jīng)連通槽依次進入相鄰的孔。

隔板式型芯冷卻水道可用于單個細高型芯的冷卻，也可用于多個細高型芯的串聯(lián)冷卻，以及各種異型型芯的周圈或整體冷卻。

隔板式型芯冷卻水道

⑥型芯傳導冷卻

在對于特別細小無法開設冷卻水道的型芯， 可用鈹銅合金等導熱性良好的材料制造或鑲?cè)霕?gòu) 成導熱型芯，并使冷卻水直接與導熱型芯接觸。使熱量經(jīng)導熱型芯傳導并由冷卻水帶走。

三、冷卻水道的密封及水嘴連接

1) 冷卻水道的密封

模具中的冷卻水道經(jīng)常要穿越不同模具零件 的結(jié)合處，如模板與模板、模板與型芯（或型腔） 鑲件等。這些地方會因配合間隙的存在而產(chǎn)生冷卻水泄漏現(xiàn)象。為避免泄漏現(xiàn)象的發(fā)生，必須處理好冷卻水道的密封問題。

通常采用O型圈對模具結(jié)構(gòu)中那些冷卻水道將通過的結(jié)合處實行密封。密封用O型圈的選用及使用中需注意的問題和要求與通用機械中的密 封設計相同，不再贅述。

2) 水管與模具的連接

模具冷卻系統(tǒng)設計中需要注意的另一個問

題，是冷卻水管與模具的連接，即水嘴的安裝要 求。這一問題看上去很小，但是如果處理不當?shù)脑挘瑫o用戶帶來許多不必要的麻煩。

因此，模具設計者在開始設計冷卻系統(tǒng)時， 就應該充分考慮“連接”這一環(huán)節(jié)。

設置模具冷卻水道的水嘴（出、入水口）在模具上的位置時，應注意以下問題：

①模具安裝在注射機上后，模具上的水嘴不能正對著注射機的拉桿，以免安裝水管困難。

②模具上的水嘴最好裝在注射機非操作側(cè)， 以免影響操作。

③臥式注射機用模具，水嘴不要設置在模具 頂端，以免在拆裝水管時殘留的冷卻水流入型腔。

④對于自動成型的臥式注射機用模具，水嘴不要安裝在模具底面，以免水管妨礙制品的脫落，影響自動成型。

⑤動、定模的水嘴不能相互靠得太近，以便于水管的安裝固定。